DE102009040834A1 - Diode laser component, has sealing device provided for sealing free space with respect to surrounding, and sealing ring sections accomplishing sealing of partial contributions between optics unit and contact bodies, respectively - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines kantenemittierenden Laserdiodenelementes, insbesondere seiner Strahlungsemissionsabschnitte, gegenüber Umgebungseinflüssen. Dazu ist es üblich das Laserdiodenelement zu hausen, indem es in der Regel in einem Gehäuse untergebracht wird. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Offenlegungsschrift
Das Laserdiodenelement ist im Innenraum direkt auf dem Gehäuseboden oder auf einem Wärmeleitkörper montiert, der seinerseits im Innenraum auf dem Gehäuseboden angebracht ist. Ein optisches Element – beispielsweise eine Lichtleitfaser oder ein Fenster –, das in eine Öffnung des Rahmens eingelassen ist oder eine solche überbrückt, transmittiert die Strahlung vom Innenraum des Gehäuses in den Außenraum der Umgebung.The laser diode element is mounted in the interior directly on the housing bottom or on a heat conducting body, which in turn is mounted in the interior of the housing bottom. An optical element - for example, an optical fiber or a window - which is embedded in an opening of the frame or bridged such, transmits the radiation from the interior of the housing in the outer space of the environment.
Nachteilig an der beschriebenen Anordnung sind die Vielzahl, die Größe und die Komplexität der Komponenten, die zur Hausung des Laserdiodenelementes eingesetzt werden.Disadvantages of the described arrangement are the multiplicity, the size and the complexity of the components which are used to house the laser diode element.
Aufgabe der Erfindung ist es, für kantenemittierende Laserdiodenelemente eine Hausung zu beschreiben, die diese Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is to describe a housekeeping for edge-emitting laser diode elements, which does not have these disadvantages.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Diodenlaserbauelement gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a diode laser component according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß weist das Diodenlaserbauelement wenigstens ein kantenemittierendes Laserdiodenelement auf sowie einen ersten Kontaktkörper und wenigstens einem zweiten Kontaktkörper. Das Laserdiodenelement besitzt auf einer ersten Seite wenigstens eine erste elektrische Kontaktfläche und einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite ein wenigstens eine zweite elektrische Kontaktfläche. Kennzeichnend für kantenemittierende Laserdiodenelemente ist die zwischen den Ebenen der elektrischen Kontaktflächen angeordnete, Strahlungsemissionsfläche – auch Frontfacette genannt – mit wenigstens einem Strahlungsemissionsabschnitt, aus dem im Betrieb des Diodenlaserbauelements Strahlung in einen ersten Halbraum emittiert wird, der durch die Ebene der Strahlungsemissionsfläche begrenzt ist. Mit Strahlungsemissionsfläche ist die Fläche gemeint, aus der der überwiegende Anteil der das Laserdiodenelement verlassenden Strahlung aus dem Laserdiodenelement austritt. Durch die der Strahlungsemissionsfläche gegenüber liegenden Rückfacette tritt ein deutlich kleinerer, jedoch detektierbarer, Anteil der Strahlung aus. Eine Emission von Strahlung in den ersten Halbraum bedeutet nicht notwendigerweise, dass die emittierte Strahlung im ersten Halbraum verbleiben muss, sondern dass sie bei Verlassen der Strahlungsemissionsfläche einen ersten Pfad im ersten Halbraum durchläuft.According to the invention, the diode laser component has at least one edge emitting laser diode element as well as a first contact body and at least one second contact body. The laser diode element has on a first side at least a first electrical contact surface and an opposite side of the first side, at least one second electrical contact surface. Characteristic of edge-emitting laser diode elements is arranged between the planes of the electrical contact surfaces, radiation emission surface - also called front facet - with at least one radiation emission section from which is emitted during operation of the diode laser device radiation in a first half-space, which is limited by the plane of the radiation emission surface. By radiation emission surface is meant the surface from which the majority of the radiation leaving the laser diode element exits the laser diode element. The rear facet opposite the radiation emission surface emits a significantly smaller, but detectable, fraction of the radiation. An emission of radiation into the first half-space does not necessarily mean that the emitted radiation must remain in the first half-space, but that it passes through a first path in the first half-space when leaving the radiation emission area.
Die Strahlungsemissionsrichtung von aus der Frontfacette austretender Strahlung weist dabei von dem Strahlungsemissionsabschnitt in eine von dem Laserdiodenbauelement abgewandte Richtung. Der Strahlungsemissionsabschnitt ist der Bereich der Strahlungsemissionsfläche, an dem die Strahlung aus dem Wellenleiter des Laserdiodenelementes austritt. Für den Wellenleiter, den Strahlungsemissionsabschnitt oder beide zusammen wird auch der Ausdruck „Emitter” verwendet.The radiation emission direction of radiation emerging from the front facet in this case points from the radiation emission section in a direction away from the laser diode component. The radiation emission section is the region of the radiation emission surface at which the radiation emerges from the waveguide of the laser diode element. For the waveguide, the radiation emission section, or both together, the term "emitter" is also used.
Ein Laserdiodenelement kann nur einen einzelnen Emitter aufweisen und wird in diesem Fall als Einzel-Laserdiode bezeichnet. Es kann aber auch mehrere Emitter aufweisen, die in zu den Kontaktflächenebenen senkrechter Richtung übereinander gestapelt oder in zu den Kontaktflächenebenen paralleler Richtung nebeneinander aufgereiht sein können. Laserdiodenelemente mit einer Vielzahl von nebeneinander. aufgereihten Emittern werden Laserdiodenbarren genannt.A laser diode element may have only a single emitter and is referred to in this case as a single laser diode. However, it can also have a plurality of emitters, which can be stacked one above the other in the direction perpendicular to the contact surface planes or lined up next to one another in a direction parallel to the contact surface planes. Laser diode elements with a variety of side by side. lined emitters are called laser diode bars.
Der erste Kontaktkörper zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass er eine erste Anschlussfläche aufweist, die der ersten elektrischen Kontaktfläche gegenüberliegt und mit der ersten elektrischen Kontaktfläche in wenigstens einem ersten mechanischen Kontakt steht, der sich in der Projektion des Laserdiodenelementes senkrecht zu der ersten Kontaktfläche von der ersten elektrischen Kontaktfläche zu der ersten Anschlussfläche erstreckt. In gleicher Weise zeichnet sich der zweite Kontaktkörper erfindungsgemäß dadurch aus, dass er eine zweite Anschlussfläche aufweist, die zumindest abschnittsweise der ersten elektrischen Kontaktfläche gegenüberliegt und mit der zweiten elektrischen Kontaktfläche in wenigstens einem ersten mechanischen Kontakt steht, der sich in der Projektion des Laserdiodenelementes senkrecht zu der zweiten Kontaktfläche von der zweiten elektrischen Kontaktfläche zu der zweiten Anschlussfläche erstreckt. In diesem Sinne bilden die Kontaktkörper einen mechanischen Kontakt für das Laserdiodenelement.According to the invention, the first contact body is characterized in that it has a first connection surface which lies opposite the first electrical contact surface and is in contact with the first electrical contact surface in at least one first mechanical contact which is perpendicular to the first contact surface of the laser diode element in the projection extending first electrical contact surface to the first pad. In the same way, according to the invention, the second contact body is characterized in that it has a second connection surface which at least partially opposes the first electrical contact surface and is in contact with the second electrical contact surface in at least one first mechanical contact perpendicular to the projection of the laser diode element the second contact surface extends from the second electrical contact surface to the second connection surface. In this sense, the contact bodies form a mechanical contact for the laser diode element.
Vorzugsweise sind die mechanischen Kontakte feststofflicher Art, wobei unter einem feststofflichen Kontakt der ersten Fläche eines ersten Festkörpers (Laserdiodenelement) mit der zweiten Fläche eines zweiten Festkörpers (erster beziehungsweise zweiter Kontaktkörper) zu verstehen ist, dass die Flächen i unmittelbarem Kontakt direkt aufeinander liegen oder aber in mittelbarem Kontakt durch wenigstens ein Zwischenelement – beispielsweise eine Festkörperplatte und/oder eine stoffschlüssige Fügemittelschicht – zwischen ihnen voneinander beabstandet sind, wobei flächige Kontakte von den ersten und zweiten Flächen zu einander gegenüberliegenden Flächen des Zwischenelementes und gegebenenfalls zwischen Flächen mehrerer Zwischenelemente bestehen.The mechanical contacts are preferably of a solid type, wherein a solid contact of the first surface of a first solid (laser diode element) with the second surface of a second solid (first or second contact body) means that the surfaces i directly contact directly lie on one another or in indirect contact by at least one intermediate element - for example, a solid plate and / or a cohesive joint layer - are spaced therefrom between them, wherein planar contacts of the first and second surfaces to opposite surfaces of the intermediate element and optionally between surfaces of several intermediate elements ,
Ein Beispiel für eine mechanische Kontaktierung ist eine stoffschlüssige Verbindung von einer der elektrischen Kontaktflächen mit der ihr gegenüberliegenden Anschlussfläche, wobei sich die stoffschlüssige Verbindung in der Projektion des Laserdiodenelementes senkrecht zu der jeweiligen elektrischen Kontaktfläche von der jeweiligen elektrischen Kontaktfläche zu der jeweiligen Anschlussfläche erstreckt.An example of a mechanical contacting is a cohesive connection of one of the electrical contact surfaces with its opposite connection surface, wherein the cohesive connection extends in the projection of the laser diode element perpendicular to the respective electrical contact surface of the respective electrical contact surface to the respective connection surface.
Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch eine Fügemittelschicht gebildet sein, die zwischen den jeweiligen elektrischen Kontaktflächen und den den jeweiligen elektrischen Kontaktflächen gegenüberliegenden Anschlussflächen der Kontaktkörper angeordnet ist und sich jeweils wenigstens bereichsweise in zu der Kontaktflächen senkrechten Projektion des Laserdiodenelementes vollständig von der jeweiligen elektrischen Kontaktfläche zur jeweiligen Anschlussfläche erstreckt.Such a cohesive connection can be formed for example by a joining agent layer, which is arranged between the respective electrical contact surfaces and the contact surfaces opposite the respective electrical contact surfaces of the contact body and each at least partially in perpendicular to the contact surfaces projection of the laser diode element completely from the respective electrical contact surface extends respective pad.
Ein anderes Beispiel für eine mechanische Kontaktierung ist eine erste kraftschlüssige Verbindung von einer der elektrischen Kontaktflächen mit der gegenüberliegenden Anschlussfläche, bei der die jeweilige Anschlussfläche unmittelbar oder mittelbar über wenigstens eine Zwischenschicht unter Druck auf der jeweiligen elektrischen Kontaktfläche aufliegt. Eine solche kraftschlüssige mechanische Kontaktierung eines Laserdiodenelementes wird beispielsweise in den Offenlegungsschriften
Ein mechanischer Kontakt, insbesondere ein feststofflicher, ist gleichbedeutend mit einem sich in der Projektion des Laserdiodenelementes senkrecht zu einer der Kontaktflächen von der betreffenden elektrischen Kontaktfläche zu der ihr gegenüberliegenden Anschlussfläche erstreckenden feststoffgebundenen Wärmeflusspfad, über den die Aufnahme von Wärme, die im Betrieb des Diodenlaserbauelementes von der betreffenden elektrischen Kontaktfläche ausgeht, durch die jeweilige Anschlussfläche vorgesehen ist.A mechanical contact, in particular a feststofflicher, is equivalent to a in the projection of the laser diode element perpendicular to one of the contact surfaces of the respective electrical contact surface to the opposing pad extending solids-bonded heat flow path through which the absorption of heat in the operation of the diode laser device of the relevant electrical contact surface goes out, is provided by the respective pad.
In diesem Sinne bilden die Kontaktkörper auch einen thermischen Anschluss für das Laserdiodenelement. Dazu sind die mechanischen Verbindungen zwischen dem Kontaktkörper vorzugsweise sowohl seitens des Laserdiodenelementes als auch seitens der Kontaktkörper flächig und füllen den Raum zwischen den Kontaktkörpern und dem Laserdiodenelement vorzugsweise weitgehend vollständig.In this sense, the contact bodies also form a thermal connection for the laser diode element. For this purpose, the mechanical connections between the contact body, preferably both on the part of the laser diode element and on the part of the contact body surface and fill the space between the contact bodies and the laser diode element preferably substantially completely.
Vorzugsweise bilden die Kontaktkörper auch jeweils einen elektrischen Anschluss für das Laserdiodenelement. Dazu sind die Kontaktkörper und gegebenenfalls zwischen den Kontaktkörpern und dem Laserdiodenelemente vorliegende stoffschlüssigen Verbindungen zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig, wobei wenigstens ein elektrisch leitfähiger Bereich des betreffenden Kontaktkörpers in elektrischem Kontakt mit derjenigen elektrischen Kontaktfläche des Laserdiodenelementes steht, der der Kontaktkörper gegenüberliegt. Beispielsweise können die Kontaktkörper vollständig metallisch sein, aus einem Metall-Matrix-Verbundwerkstoff (beispielsweise Silber-Diamant oder Kupfer-Graphit) bestehen oder aber einen elektrisch isolierenden Kernkörper (beispielsweise Diamant oder Berylliumoxid-Keramik) mit einer oberflächlichen Metallschicht aufweisen. Elektrisch leitfähige Bereiche der Kontaktkörper dienen der Zu-/Abführung elektrischen Stromes zum/vom Halbleiterbauelement über dessen Kontaktflächen. Dazu stehen die elektrisch leitfähigen Bereiche der Kontaktkörper über jeweils eine elektrische Anschlussfläche der Kontaktkörper vorzugsweise in stoffschlüssiger elektrisch leitender Verbindung mit dem elektrischen Kontaktflächen. Vorzugsweise erstreckt sich der Stoffschluss in zu den jeweilig kontaktierten Kontaktflächen senkrechter Projektion des Laserdiodenelementes. Vorzugsweise ist der Stoffschluss flächig auf den jeweiligen Kontakt- und Anschlussflächen realisiert. Er kann vorzugsweise eine einzelne elektrisch leitfähige Fügezone, beispielsweise die eines metallischen Lotes, aufweisen oder – weniger bevorzugt – zwei Fügezonen, zwischen denen ein elektrisch leitfähiger Zwischenkörper angeordnet ist.Preferably, the contact bodies also each form an electrical connection for the laser diode element. For this purpose, the contact body and optionally present between the contact bodies and the laser diode elements cohesive compounds at least partially electrically conductive, wherein at least one electrically conductive region of the respective contact body is in electrical contact with that electrical contact surface of the laser diode element, which is opposite to the contact body. For example, the contact bodies can be completely metallic, consist of a metal-matrix composite material (for example silver-diamond or copper-graphite) or else have an electrically insulating core body (for example diamond or beryllium-oxide ceramic) with a superficial metal layer. Electrically conductive regions of the contact bodies serve to supply / discharge electrical current to / from the semiconductor component via its contact surfaces. For this purpose, the electrically conductive regions of the contact bodies are in each case connected via an electrical connection surface of the contact bodies, preferably in a materially connected, electrically conductive connection with the electrical contact surfaces. The material bond preferably extends in a direction perpendicular to the respective contacted contact surfaces projection of the laser diode element. Preferably, the material connection is realized surface on the respective contact and pads. It may preferably have a single electrically conductive joining zone, for example that of a metallic solder, or - less preferably - two joining zones, between which an electrically conductive intermediate body is arranged.
Zum erfindungsgemäßen Diodenlaserbauelement gehört eine Optik-Einheit, die der Transmission von im Betrieb aus dem Laserdiodenelement emittierter Strahlung dient. Dazu weist die Optik-Einheit erfindungsgemäß wenigstens ein für die Strahlung zumindest teilweise durchlässiges Transmissionselement auf und wenigstens eine, zumindest abschnittsweise im ersten Halbraum angeordnete und der Strahlungsemissionsabschnitt zumindest abschnittsweise gegenüberliegende, optisch wirksame Fläche, die durch einen Freiraum von der Strahlungsemissionsabschnitt beabstandet ist.The diode laser component according to the invention includes an optical unit which serves to transmit radiation emitted during operation from the laser diode element. For this purpose, the optical unit according to the invention at least one for the radiation at least partially transmissive transmission element and at least one, at least partially arranged in the first half-space and the radiation emission section at least partially opposite, optically active surface which is spaced by a free space of the radiation emission section.
Ein Beispiel für das Transmissionselement ist ein planes Fenster, durch welches die Strahlung in Transmissionsrichtung emittiert wird. Ein anderes Beispiel ist eine Linse, beispielsweise eine Zylinderlinse, die die Strahlung in einer zu den Kontaktflächenebenen senkrechter Richtung – der fast-axis-Richtung – kollimiert. Ein weiteres Beispiel ist eine Lichtleitfaser, in die die Strahlung direkt oder indirekt über ein optisches Mittel eingekoppelt wird.An example of the transmission element is a plane window through which the radiation is emitted in the transmission direction. Another example is a lens, such as a lens Cylindrical lens that collimates the radiation in a direction perpendicular to the contact surface planes - the fast-axis direction -. Another example is an optical fiber into which the radiation is coupled directly or indirectly via an optical means.
Die Optik-Einheit kann allein aus diesem Transmissionselement bestehen, beispielsweise wenn dieser als Fenster ausgeführt ist, oder aber eine Fassung aufweisen, die stoffschlüssig mit dem Transmissionselement verbunden ist. Ein Beispiel für eine solche Fassung ist eine zylindrische Hülse zur Führung der Lichtleitfaser.The optical unit may consist solely of this transmission element, for example, if this is designed as a window, or have a socket which is materially connected to the transmission element. An example of such a socket is a cylindrical sleeve for guiding the optical fiber.
Die erfindungsgemäße optisch wirksame Fläche kann durch einen Oberflächenschnitt des Transmissionselements gebildet sein. In diesem Fall ist sie eine transmittierende Fläche, die bei nicht-kollimierten oder schräg einfallenden Strahlenbündeln auch eine brechende Fläche darstellt. Die erfindungsgemäße optisch wirksame Fläche kann auch durch eine reflektierende Fläche eines separaten optisch wirksamen Elementes der Optik-Einheit, beispielsweise einen Spiegel, gebildet sein. Außerdem kann die optisch wirksame Fläche auch eine oberflächliche Struktur mit beugenden oder streuenden Eigenschaften aufweisen.The optically active surface according to the invention can be formed by a surface section of the transmission element. In this case, it is a transmitting surface, which also represents a refracting surface in non-collimated or oblique incident beams. The optically active surface according to the invention can also be formed by a reflective surface of a separate optically active element of the optical unit, for example a mirror. In addition, the optically effective surface may also have a superficial structure with diffractive or scattering properties.
Bekanntermaßen ist der Strahlungsemissionsabschnitt der Strahlungsemissionsfläche besonders durch Umgebungseinflüsse gefährdet. Daher muss der Freiraum, der sich direkt an den Strahlungsemissionsabschnitt anschließt und zwischen dem Strahlungsemissionsabschnitt und der optisch wirksamen Fläche liegt, gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Zu einer solchen Abdichtung trägt die erfindungsgemäße Dichtung bei, deren erfindungswesentliches Merkmal ein Dichtungsring ist, von dem ein erster Dichtungsringabschnitt zu der Abdichtung einen ersten Teilbeitrag zwischen der Optik-Einheit und dem ersten Kontaktkörper leistet, und ein zweiter Dichtungsringabschnitt zu der Abdichtung einen zweiten Teilbeitrag zwischen der Optik-Einheit und dem zweiten Kontaktkörper leistet.As is known, the radiation emission section of the radiation emission surface is particularly endangered by environmental influences. Therefore, the clearance immediately adjacent to the radiation emission section and located between the radiation emission section and the optically effective surface must be sealed from the environment. To such a seal contributes to the seal according to the invention, the essential feature of the invention is a sealing ring, of which a first sealing ring portion to the seal makes a first partial contribution between the optical unit and the first contact body, and a second sealing ring portion to the seal a second partial contribution between the optical unit and the second contact body makes.
Dabei ist die Präposition „zwischen” nicht primär lokal, sondern modal zu verstehen; dass heißt: sie impliziert nicht notwendigerweise eine abschnittsweise Anordnung der Dichtung zwischen der Optik-Einheit und den Kontaktkörpern, sondern sie bezieht sich auf die Art und Weise wie die Abdichtung wirkt. Selbstverständlich kann aber, der sekundären Bedeutung der Präposition ungezwungenermaßen Rechnung tragend, eine zur Abdichtung geschaffene dichtende Verbindung zwischen zwei Komponenten in Form einer Dichtung lokal zwischen den Komponenten angeordnet sein.The preposition "between" is not primarily local, but modal; that is, it does not necessarily imply a sectional arrangement of the gasket between the optical unit and the contact bodies, but it relates to the manner in which the gasket acts. Of course, however, the secondary importance of the preposition may be taken into account, a sealing connection created between two components in the form of a seal locally between the components.
Grob gesprochen sieht die Erfindung vor, zum Schutz eines kantenemittierenden Laserdiodenelementes, welches stoffschlüssig zwischen einem ersten Kontaktkörpern und einem zweiten Kontaktkörper befestigt ist, dieses Laserdiodenelement unter Beteiligung einer Optik-Einheit, die für den Lichtdurchtritt der vom Laserdiodenelement emittierten Strahlung vorgesehen ist, zu hausen, wobei zur Abdichtung eines Freiraums zwischen dem Laserdiodenelement und der Optik-Einheit eine Dichtung mit einem geschlossenen Dichtungsring vorgesehen ist, von dem ein erster Dichtungsringabschnitt zwischen der Optik-Einheit und dem ersten Kontaktkörper dichtet und ein zweiter Dichtungsringabschnitt zwischen der Optik-Einheit und dem zweiten Kontaktkörper dichtet.Broadly speaking, the invention provides, for the protection of an edge-emitting laser diode element, which is fastened cohesively between a first contact bodies and a second contact body, this laser diode element with the participation of an optical unit, which is provided for the passage of light emitted by the laser diode element radiation to live, wherein a seal with a closed sealing ring is provided for sealing a clearance between the laser diode element and the optical unit, of which a first sealing ring portion between the optical unit and the first contact body seals and a second sealing ring portion between the optical unit and the second contact body seals.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Diodenlaserbauelement bereitgestellt, das eine Hausung für sein Laserdiodenelement aufweist. Die Kontaktkörper des Diodenlaserbauelementes bilden den Gehäuseboden und den Gehäusedeckel. Der Gehäuserahmen wird zumindest abschnittsweise durch die unerlässliche Optik-Einheit bereitgestellt. Die Dichtung verschließt den Freiraum vor dem Strahlungsemissionsabschnitt, indem ihr Dichtungsring einen vom Dichtungsring umschriebenen freien Bereich für die Passage der Strahlung frei lässt.The solution according to the invention provides a diode laser component which has a structure for its laser diode element. The contact body of the diode laser component form the housing bottom and the housing cover. The housing frame is provided at least in sections by the indispensable optical unit. The seal closes off the space in front of the radiation emission section by leaving its seal ring free of radiation circumscribed by the seal ring for passage of the radiation.
Vorteilhaft an der Erfindung ist die geringe Anzahl an Komponenten, die für die Hausung des Laserdiodenbauelementes nötig sind. Vorzugsweise beschränken sich die Komponenten des Diodenlaserbauelementes auf die im Anspruch 1 erwähnten erfindungsgemäßen Mittel: Laserdiodenelement, erster Kontaktkörper, zweiter Kontaktkörper, Optik-Einheit und Dichtung. Damit dienen die Kontaktkörper nicht nur zur mechanischen Kontaktierung des Laserdiodenelementes, die für die Hausung maßgeblich ist, sondern auch zur thermischen und elektrischen Kontaktierung.An advantage of the invention is the small number of components that are necessary for the housings of the laser diode component. The components of the diode laser component are preferably limited to the means according to the invention mentioned in claim 1: laser diode element, first contact body, second contact body, optical unit and seal. Thus, the contact body serve not only for mechanical contacting of the laser diode element, which is relevant for the house, but also for thermal and electrical contact.
Die geringe Anzahl an Komponenten wirkt sich zudem vorteilhaft auf die Herstellkosten des erfindungsgemäßen Diodenlaserbauelementes und seine Baugröße auf. Die Erfindung vereinigt vorteilhaft alle für den Betrieb des Laserdiodenelementes nötigen Funktionen auf sehr einfache Weise und engstem Raum: elektrische Kontaktierung, Wärmeableitung, Strahlungstransmission und staubdichter oder sogar hermetischer Verschluss.The small number of components also has an advantageous effect on the production costs of the diode laser component according to the invention and its size. The invention advantageously combines all the functions required for the operation of the laser diode element in a very simple manner and in the smallest possible space: electrical contacting, heat dissipation, radiation transmission and dust-tight or even hermetic closure.
Vorzugsweise kontaktiert der erste Dichtungsringabschnitt den ersten Kontaktkörper und/oder die Optik-Einheit. Vorzugsweise kontaktiert der zweite Dichtungsringabschnitt den zweiten Kontaktkörper und/oder die Optik-Einheit.Preferably, the first sealing ring portion contacts the first contact body and / or the optical unit. Preferably, the second sealing ring portion contacts the second contact body and / or the optical unit.
Bei der Kontaktierung des ersten und zweiten Kontaktkörpers, für den Fall dass er vollständig elektrisch leitfähig oder metallisch ist, durch den Dichtungsring ist dieser zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses über das Laserdiodenelement zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend auszuführen. Vorzugsweise ist die Dichtung teilweise oder vollständig durch ein elektrisch isolierendes Fügemittel gebildet.When contacting the first and second contact body, in the event that it is completely electrically conductive or metallic, through the sealing ring this is to avoid a electrical short circuit on the laser diode element at least partially perform electrically insulating. Preferably, the seal is partially or completely formed by an electrically insulating joining agent.
Prinzipiell können verschiedene Dichtungsringabschnitte aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien bestehen.In principle, different sealing ring sections may consist of the same material or of different materials.
Hinsichtlich der Anordnung des Dichtungsringes ist diese vorzugsweise derart, dass der erste Dichtungsringabschnitt zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Kontaktkörper und der Optik-Einheit angeordnet ist und/oder der zweite Dichtungsringabschnitt zumindest abschnittsweise zwischen dem zweiten Kontaktkörper und der Optik-Einheit angeordnet ist.With regard to the arrangement of the sealing ring, this is preferably such that the first sealing ring portion is arranged at least in sections between the first contact body and the optical unit and / or the second sealing ring portion is at least partially disposed between the second contact body and the optical unit.
Zur Vervollständigung der Abdichtung kann der Dichtungsring einen dritten Dichtungsringabschnitt aufweist, der zwischen einem ersten Ende des ersten Dichtungsringabschnittes und einem ersten Ende des zweiten Dichtungsringabschnittes angeordnet ist und einen dritten Teilbetrag zur Abdichtung leistet, sowie einen vierten Dichtungsringabschnitt, der zwischen einem zweiten Ende des ersten Dichtungsringabschnittes und einem zweiten Ende des zweiten Dichtungsringabschnittes angeordnet ist und einen vierten Teilbetrag zur Abdichtung leistet.To complete the seal, the seal ring may include a third seal ring portion disposed between a first end of the first seal ring portion and a first end of the second seal ring portion for sealing a third portion, and a fourth seal ring portion disposed between a second end of the first seal ring portion and a second end of the second seal ring portion is arranged and makes a fourth partial amount for sealing.
Beispielsweise können dazu der dritte und/oder vierte Dichtungsringabschnitt die Strahlungsemissionsfläche des Laserdiodenelementes kontaktieren. Das ist jedoch nicht zwingend. Statt dessen können der dritte und/oder vierte Dichtungsringabschnitt auch eine Schicht kontaktieren, die zwischen einander zumindest abschnittsweise gegenüberliegenden und über das Laserdiodenelement parallel zur Ebene der elektrischen Kontaktflächen hervorstehenden Vorsprüngen des ersten und zweiten Kontaktkörper angeordnet ist. Im Falle elektrisch leitfähiger Kontaktkörper ist diese Schicht vorzugsweise elektrisch isolierend oder elektrisch isoliert. Die Schicht kann beispielsweise eine keramische Platte oder ein elektrisch isolierendes Fügemittel, beispielsweise ein ausgehärteter Epoxidharz-Klebstoff sein. Die genannte Schicht kann auch als Dichtungssegment und damit als Teil der Dichtung aufgefasst werden.For example, the third and / or fourth sealing ring section can contact the radiation emission surface of the laser diode element for this purpose. This is not mandatory. Instead, the third and / or fourth sealing ring portion can also contact a layer which is arranged between at least partially opposite and projecting over the laser diode element parallel to the plane of the electrical contact surfaces protrusions of the first and second contact body. In the case of electrically conductive contact body, this layer is preferably electrically insulating or electrically insulated. The layer may be, for example, a ceramic plate or an electrically insulating joining agent, for example a cured epoxy adhesive. The said layer can also be regarded as a sealing segment and thus as part of the seal.
Außer dem Dichtungsring können nämlich weitere Dichtungssegmente der Dichtung nicht nur zur Abdichtung des Freiraumes, sondern zur vollständigen Hausung des Laserdiodenelementes dienen. So kann die Dichtung zur Vervollständigung der Hausung oder Abdichtung wenigstens ein erstes Dichtungssegment aufweisen, das an einer ersten Stelle des Dichtungsringes angeschlossen ist.In fact, besides the sealing ring, further sealing segments of the seal can serve not only to seal off the free space but to completely house the laser diode element. Thus, the seal to complete the housekeeping or sealing may comprise at least a first sealing segment, which is connected to a first location of the sealing ring.
Zudem kann das erste Dichtungssegment an wenigstens einer zweiten Stelle des Dichtungsrings angeschlossen sein, welche gegenüber der ersten Stelle im Uhrzeigersinn zumindest teilweise durch den ersten Dichtungsringabschnitt beabstandet ist und gegen den Uhrzeigersinn zumindest teilweise durch den zweiten Dichtungsringabschnitt beabstandet ist. Dabei ist das erste Dichtungssegment zumindest abschnittsweise auf der der Strahlungsemissionsfläche abgewandten Seite des Laserdiodenelementes angeordnet und trägt mit dem Dichtungsring zu einer vollständigen Hausung des Laserdiodenelementes bei.In addition, the first seal segment may be connected to at least a second location of the seal ring which is at least partially spaced clockwise from the first location by the first seal ring portion and spaced at least partially counterclockwise by the second seal ring portion. In this case, the first sealing segment is arranged at least in sections on the side facing away from the radiation emission surface side of the laser diode element and contributes to the sealing ring to a complete house of the laser diode element.
Wie bereits erwähnt kann der erste Kontaktkörper wenigstens einen ersten Vorsprung aufweisen. Dieser steht vorzugsweise im zum ersten Halbraum komplementären zweiten Halbraum in einer Richtung parallel zur Ebene der ersten Kontaktfläche über das Laserdiodenelement hervor. Analog kann der zweite Kontaktkörper wenigstens einen, dem ersten Vorsprung zumindest abschnittsweise gegenüberliegenden, zweiten Vorsprung aufweisen, der vorzugsweise im zweiten Halbraum in einer Richtung parallel zur Ebene der zweiten Kontaktfläche über das Laserdiodenelement vorsteht. Das erste Dichtungssegment ist in diesem Fall vorzugsweise zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung angeordnet. Vorzugsweise kontaktiert das erste Dichtungsringsegment den ersten und den zweiten Vorsprung und ist elektrisch isolierend.As already mentioned, the first contact body may have at least one first projection. This preferably protrudes in the first half-space complementary second half-space in a direction parallel to the plane of the first contact surface on the laser diode element. Similarly, the second contact body may have at least one second projection at least partially opposite the first projection, which preferably protrudes beyond the laser diode element in the second half space in a direction parallel to the plane of the second contact surface. In this case, the first sealing segment is preferably arranged at least in sections between the first and second projections. Preferably, the first seal ring segment contacts the first and second projections and is electrically insulating.
Besonders vorteilhaft sind der erste und der zweite Vorsprung im zweiten Halbraum U-fömig ausgebildet, indem sie sich sowohl in einer der Strahlungsemissionsrichtung entgegengesetzten Rückrichtung als auch in zwei einander gegenüberliegenden Seitenrichtungen über das Laserdiodenbauelement erstrecken. Damit kann das erste Dichtungssegment in seinem vollständigen Verlauf zwischen den beiden Kontaktkörpern angeordnet sein und zu der Abdichtung einen dritten Teilbeitrag einer zwischen den beiden Kontaktkörpern beitragen. Damit ist das Laserdiodenelement vollständig gehaust.Particularly advantageously, the first and the second projection in the second half-space U-shaped formed by extending over the laser diode component both in one of the radiation emission direction opposite return direction and in two opposite side directions. Thus, the first sealing segment may be arranged in its complete course between the two contact bodies and contribute to the sealing of a third partial contribution of a between the two contact bodies. Thus, the laser diode element is completely housed.
Analoges gilt für den Fall, dass der erste und der zweite Vorsprung nicht nur U-förmig im zweiten Halbraum erstrecken, sondern zudem zusätzlich in den ersten Halbraum hinein, wobei man von einem O-förmigen Vorsprung sprechen kann.The same applies to the case that the first and the second projection not only extend U-shaped in the second half-space, but also in addition to the first half-space, wherein one can speak of an O-shaped projection.
Eine andere Vervollständigung der Abdichtung, die ohne die genannten Vorsprünge auskommt, nutzt die Seitenflächen, die das Laserdiodenelement üblicherweise zumindest abschnittsweise zwischen den Ebenen der ersten und zweiten elektrischen Kontaktfläche aufweist und die sich winklig zur Lichtaustrittsfläche im zum ersten Halbraum komplementären zweiten Halbraum erstrecken. Dabei kann das erste Dichtungssegment die erste Seitenfläche in wenigstens einem Bereich kontaktieren, der sich von der Ebene der ersten elektrischen Kontaktfläche zur Ebene der zweiten elektrischen Kontaktfläche erstreckt. Ein zweites Dichtungssegment, das wenigstens ein drittes Dichtungssegmentende aufweist, welches an einer zweite Stelle des Dichtungsrings angeschlossen ist, welche gegenüber der ersten Stelle im Uhrzeigersinn zumindest teilweise durch den ersten Dichtungsringabschnitt beabstandet ist und gegen den Uhrzeigersinn zumindest teilweise durch den zweiten Dichtungsringabschnitt beabstandet ist, kann beispielsweise eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegenden zweite Seitenfläche des Laserdiodenelementes in wenigstens einem Bereich kontaktieren, der sich von der Ebene der ersten elektrischen Kontaktfläche zur Ebene der zweiten elektrischen Kontaktfläche erstreckt.Another completion of the seal, which does not require said projections, utilizes the side surfaces which the laser diode element typically has at least in sections between the planes of the first and second electrical contact surfaces and which extend at an angle to the light exit surface in the second half space complementary to the first half space. It can do that first seal segment contact the first side surface in at least one region which extends from the plane of the first electrical contact surface to the plane of the second electrical contact surface. A second seal segment having at least a third seal segment end connected at a second location of the seal ring at least partially spaced clockwise from the first location by the first seal ring portion and spaced at least partially counterclockwise by the second seal ring portion For example, contact a second side surface of the laser diode element opposite the first side surface in at least one region that extends from the plane of the first electrical contact surface to the plane of the second electrical contact surface.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu zeigen schematisch und nicht notwendigerweise maßstabstreuThe invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments. These show schematically and not necessarily true to scale
Die
Weitere Dichtungstypen sind in den
Ferner wird darauf hingewiesen, dass die Fenster
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIELFIRST EMBODIMENT
Eine Diodenlaser-Unterbaugruppe
Die elektrisch isolierende Schicht
Der Laserdiodenbarren
Der erste Kontaktkörper
Zum Schutz der gegenüber Umgebungseinflüssen empfindlichen Strahlungsemissionsabschnitte
Mit diesem Ausführungsbeispiel werden nur die empfindlichen Oberflächenbereiche der Strahlungsemissionsabschnitte
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSECOND EMBODIMENT
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Laserdiodenelement
An den Dichtungsring schließen an einer ersten Stelle, die zwischen den Kontaktflächenebenen angeordnet ist ein erstes Dichtungssegment
Eine Hausung der Laserdiode
Die zweite Variante des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet dieselbe Diodenlaser-Unterbaugruppe
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIELTHIRD EMBODIMENT
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in einer ersten Variante durch das Diodenlaserbauelement
In einer nicht gezeigten Weiterbildung dieser ersten Variante des dritten Ausführungsbeispiels bildet die Faserlinse
In einer Weiterbildung der ersten Variante des dritten Ausführungsbeispiels, dargestellt in
Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Variante ist das Diodenlaserbauelement im Betrieb über die Anbindungsfläche
Alle vorgenannten Ausführungsbeispiele weisen einen Dichtungsring
Auf das in
Es versteht sich, dass einzelne oder mehrere Merkmale der Ausführungsbeispiele untereinander ausgetauscht und miteinander kombiniert werden können, ohne inhaltlich über den Umfang der Erfindung hinauszugehen.It is understood that one or more features of the embodiments can be interchanged and combined with each other, without going beyond the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Laserdiodenelementlaser diode element
- 1111
- erste elektrische Kontaktflächefirst electrical contact surface
- 1212
- zweite elektrische Kontaktflächesecond electrical contact surface
- 1313
- StrahlungsemissionsflächeRadiation emitting surface
- 13a13a
- Strahlungsemissionsabschnitt, EmitterRadiation emission section, emitter
- 1515
- StrahlungsemissionsrichtungssymbolRadiation emission direction symbol
- 1616
- Freiraumfree space
- 2020
- erster Kontaktkörperfirst contact body
- 2121
- erste Anschlussflächefirst connection surface
- 2222
-
Anbindungsfläche des ersten Kontaktkörpers
20 Connection surface of thefirst contact body 20 - 2323
-
Stirnfläche des ersten Kontaktkörpers
20 End face of thefirst contact body 20 - 2424
-
Rückfläche des ersten Kontaktkörpers
20 Rear surface of thefirst contact body 20 - 30 30
- zweiter Kontaktkörpersecond contact body
- 3131
- zweite Anschlussflächesecond connection surface
- 3232
-
Anbindungsfläche des zweiten Kontaktkörpers
30 Connection surface of thesecond contact body 30 - 3333
-
Stirnfläche des zweiten Kontaktkörpers
30 End face of thesecond contact body 30 - 3434
-
Rückfläche des zweiten Kontaktkörpers
30 Rear surface of thesecond contact body 30 - 4040
- Diodenlaser-UnterbaugruppeDiode laser subassembly
- 4141
- elektrische Isolierungelectrical insulation
- 5050
- Optikeinheitoptical unit
- 5151
- Transmissionselementtransmission element
- 5252
- Fassungversion
- 5353
- optisch wirksame Flächeoptically effective surface
- 5454
- Kollimationslinsecollimating lens
- 5555
- Strahl, StrahllinienBeam, beam lines
- 56a56a
- erste Metallisierungfirst metallization
- 56b56b
- zweite Metallisierungsecond metallization
- 6060
- Dichtungpoetry
- 6161
- Dichtungsringsealing ring
- 61a61a
- erster Dichtungsringabschnittfirst sealing ring section
- 61b61b
- zweiter Dichtungsringabschnittsecond sealing ring section
- 61c61c
- dritter Dichtungsringabschnittthird sealing ring section
- 61d61d
- vierter Dichtungsringabschnittfourth sealing ring section
- 6262
- DichtungsringsegmentSeal ring segment
- 62a62a
- erstes von mehreren Dichtungsringsegmentenfirst of several sealing ring segments
- 62b62b
- zweites von mehreren Dichtungsringsegmentensecond of several sealing ring segments
- 62c62c
- drittes von mehreren Dichtungsringsegmententhird of several sealing ring segments
- 7070
- Sensor-EinheitSensor unit
- 8080
- Diodenlaserbauelementdiode laser component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: JENOPTIK LASER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: JENOPTIK LASERDIODE GMBH, 07745 JENA, DE Effective date: 20110322 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20140201 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |